Исследователи из Калифорнийского университета в Риверсайде объяснили аномалию, связанную с необычной плотностью галактики JWST-ER1g, которую космический телескоп «Джеймс Уэбб» обнаружил в прошлом году. Моделирование взаимодействия частиц темной материи в соответствии с теорией «самодействующей темной материи» (SIDM) устраняет противоречия.
JWST-ER1 образовалась примерно через 3,4 млрд лет после Большого взрыва. Галактику на снимке «Уэбба» окружает идеальное кольцо Эйнштейна — непрерывный круг света. Этот эффект возникает в результате искривления огромной гравитацией JWST-ER1 световых лучей от другой более далекой галактики, расположенной за ней.
Анализируя искривление света от кольца Эйнштейна, ученые подсчитали, что JWST-ER1 должна весить примерно в 650 млрд раз больше Солнца — удивительно много для своего объема. Рассчитав массу видимой (барионной) и невидимой (темной) материи исследователи пришли к выводу, что традиционная модель холодной темной материи (CDM) объясняет только половину «лишней» массы.
Альтернативное объяснение предлагает теория «самодействующей темной материи», в которой частицы невидимой материи взаимодействуют друг с другом посредством темной силы, сталкиваясь вблизи центра галактики. В зависимости от истории эволюции галактики эти взаимодействия могут увеличивать или уменьшать плотность темной материи. Моделирование на основе этой теории дает результат аналогичный наблюдениям «Уэбба».
Когда обычная материя — первозданный газ и звезды — коллапсирует и конденсируется в гало темной материи JWST-ER1g, это может сжимать гало, что приводит к высокой плотности. Наши численные исследования показывают, что этот механизм может объяснить высокую плотность темной материи галактики — больше массы темной материи в том же объеме.
Демао Конг, соавтор исследования
Хотя темная материя никогда не обнаруживалась в лабораториях, большинство физиков уверено, что она существует и составляет до 85% всей материи Вселенной. Но пока неизвестно, какие частицы составляют эту невидимую материю и как они себя ведут. Наблюдения за далекими галактиками и их оценка с точки зрения разных концепций поможет уточнить свойства загадочных частиц, считают ученые.
Читать далее:
Посмотрите, каким было солнечное затмение из космоса
Уран и Нептун оказались не такими, как считали ученые
Назван новый сценарий гибели Земли и Солнечной системы
На обложке: галактика JWST-ER1 с кольцом Эйнштейна. Изображение: Pieter van Dokkum et al., Nature Astronomy